本发明专利技术涉及具有高韧性和高强度的改良组合、并保持良好的耐腐蚀性的Ａｌ－Ｚｎ合金形变产品以及制备该产品的方法，所述合金包括（以重量百分比）：Ｚｎ６．０－１１．０、Ｃｕ１．４－２．２、Ｍｇ１．４－２．４、Ｚｒ０．０５－０．１５、Ｔｉ＜０．０５、Ｈｆ和／或Ｖ＜０．２５、和可选的Ｓｃ和／或Ｃｅ０．０５－０．２５和Ｍｎ０．０５－０．１２，其它元素每种少于０．０５重量％且总量少于０．５０重量％，余量为铝，其中该合金至少在最终产品的Ｔ／１０位置处具有基本完全非再结晶的显微组织。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高强度高韧性的Al-Zn合金形变产品，该合金具有提高的Zn量以保持良好的耐腐蚀性，并涉及生产该高强度高韧性Al-Zn合金产品的方法以及这种合金的板产品。更具体地，本专利技术涉及用于结构航空应用并通过铝业协会国际命名法AA7000系列进行命名的高强度、高韧性Al-Zn合金。更具体地，本专利技术涉及具有强度和韧性的改良组合并保持良好耐腐蚀性的Al-Zn合金的新化学组成窗口，其无需特殊的时效或状态处理。
技术介绍
本领域中已知在涉及相对高强度、高韧性和耐腐性的许多应用中使用可热处理的铝合金，例如飞机机身、车辆构件和其它应用。铝合金AA7050和AA7150在T6型状态下表现出高的强度值。析出硬化的AA7x75、AA7x55合金产品在T6状态下也表现出高的强度值。已知T6状态可提高合金的强度，其中含有高的锌、铜和镁量的上述AA7x50、AA7x75和AA7x55合金产品由于其高的强度/重量比而为人所知，因此，特别在航空工业中得到应用。然而，这些应用致使与各种各样的气候条件接触，这需要仔细控制加工和时效条件以提供足够的强度和腐蚀(包括应力腐蚀和剥落)抵抗性。为了提高对应力腐蚀和剥落的抵抗性以及断裂韧性，已知的是对这些AA7000系列合金进行人工过时效。当人工时效到T79、T76、T74或T73型状态时，它们对应力腐蚀、剥落腐蚀的抵抗性和断裂韧性按所述顺序提高(T73最好，而T79与T6接近)，但是与T6状态条件相比强度受到损失。更满意的状态条件是T73和T76之间的有限过时效条件的T74型状态，以便获得满意水平的抗拉强度、耐应力腐蚀性、耐剥落腐蚀性和断裂韧性。通过在121℃的温度下对铝合金产品进行过时效6-24小时接着在171℃下持续约14小时进行这种T74状态。根据特定的飞机部件的设计标准，即使强度、韧性或耐腐蚀性小的提高也会导致重量的节省，这在飞机的使用寿命中转化为燃料节省。为了满足这些要求，已经开发出一些其它的7000系列合金。例如EP-0377779、US-5,221,377和US-5,496,426的每一篇都公开了合金产品和生产7055合金的改良方法，该合金适用于航空领域中的片材或薄板应用例如具有高韧性和良好腐蚀性能的上机翼构件，该方法包括如下步骤加工坯体，该坯体的组成为(约以重量％计)Zn7.6-8.4，Cu 2.2-2.6，Mg 1.8-2.1或2.2，和选自Zr、Mn、V和Hf的一种或多种元素(这些元素的总量不超过0.6重量％)，余量为Al加偶然杂质；对产品进行固溶热处理和淬火；并通过要么连续三次加热产品到79℃至163℃的一个或多个温度，要么首先加热产品到79℃至141℃的一个或多个温度并保温两小时或更长然后加热产品到148℃至174℃的一个或多个温度对产品进行人工时效。据报道这些产品具有“EB”或更好的改良耐剥落腐蚀性，具有比相似尺寸的T76状态条件的7x50的对应产品(counter-part)高约15％的屈服强度。它们还具有比它们相似尺寸的7x50-T77对应产品高至少约5％强度(下文使用7150-T77作为参考合金)。专利技术概述本专利技术的目的是提供优选用于板产品的具有高(抗压)强度和高韧性的改良Al-Zn合金。耐腐蚀性不应劣化。更具体地，本专利技术的目的是提供可用于飞机上机翼应用的合金产品，该合金产品具有优于T77状态的常规AA7055合金的性能的改良抗压屈服强度和高的单位传播能。本专利技术的另一目的是获得一种AA7000系列的铝合金产品，该产品表现出T6型状态范围内的强度和T73型状态范围内的韧性和耐腐蚀性。本专利技术的另一目的是提供制造根据本专利技术的铝合金产品的方法。通过独立权利要求的特性特征，本专利技术满足了一个或多个这些目的。此外，从属权利要求中对另外的优选实施方案进行了描述和规定。优选实施方案详述在下文中应当清楚，如果不另外指出，则合金的命名和状态的命名是指美国铝业协会出版的Aluminum Standards and Data and theRegistration Records中的铝业协会命名。通过使用具有高韧性和高强度的改良组合并且保持良好耐腐蚀性的Al-Zn合金产品实现了本专利技术的一个或多个上述目的，所述合金包含以下成分，且优选由下述成分组成(以重量百分比计)Zn 6.0-11.0Cu 1.4-2.2Mg 1.4-2.4Zr 0.05-0.15Ti ＜0.05Hf和/或V ＜0.25可选的Sc和/或Ce0.05-0.25，和可选的Mn 0.05-0.12，和不可避免的杂质和余量的铝，优选其它元素每种少于0.05且总量少于0.50，并且其中该合金产品在最终产品的T/10位置处具有基本完全非再结晶的显微组织。当生产成相对薄的板产品时，AA7000系列合金的这种化学组成窗口表现出优异的性能，且该合金优选可用于尺寸为20-60mm范围的飞机上机翼应用中。上文限定的化学组成具有与T77状态的AA7x50或AA7x55系列现有合金相当或更好的性能，且无需使用上述繁琐且复杂的T77三步时效循环。由于只需要较少的处理步骤，因此该化学组成导致成本更经济而且生产更简单的铝产品。此外，该化学组成允许新的制造技术，如当采用T77状态的合金时不适用的时效成形或时效蠕变成形。甚至更好地，也可将上文限定的化学组成时效至T77状态，从而进一步提高耐腐蚀性。根据本专利技术，已经发现使用较高的Zn量以及特定范围的Mg和Cu的特殊组合，元素的选定范围表现出好很多的强度和韧性的组合并保持良好的腐蚀性能，例如耐剥落腐蚀性和耐应力腐蚀开裂性。如下文所述，本专利技术使用该化学组成并与由这种化学组成生产轧制产品的方法结合，以便在最终产品的至少T/10位置处获得基本上完全非再结晶的显微组织。更优选在整个厚度上产品为非再结晶。非再结晶，我们意指最终轧制产品尺寸的多于80％、优选多于90％基本上为非再结晶。因此，本专利技术公开了一种特别适合于飞机上机翼蒙皮应用且厚度为20-60mm、优选30-50mm的合金产品。已经发现，无需对轧制产品进行慢速淬火或增加轧制产品的尺寸来获得优异的抗压屈服强度和韧性性能。铜和镁是增加合金强度的重要元素。过低的镁和铜量导致强度的降低，而过高的镁和铜量导致合金产品较低的腐蚀性能和可焊性问题。现有技术使用特殊的时效过程以便改善强度同时使用低的镁和铜量以获得良好的腐蚀性能。为了实现强度、韧性和腐蚀性能的兼顾，已发现镁为1.7-2.2％、优选1.7-2.1％且铜为1.8-2.1％的铜和镁的量(重量％)可赋予薄板产品良好的平衡。通过本专利技术所要求的化学组成，现在能够实现T6状态合金区域内的强度水平同时保持与T74状态合金相似的腐蚀性能。除镁和铜量外，本专利技术公开了的镁和铜量对锌的平衡，特别是镁对锌的平衡，这赋予合金这些性能特征。根据本专利技术的合金的改良耐腐蚀性具有EB或更好、优选EA或更好的剥落性能(“EXCO”)。锌量(重量％)优选在7.4-9.6％范围内，更优选在8.0-9.6％内，最优选在8.4-8.9％范围内。测试发现最佳锌水平为约8.6％。在实施例中给出进一步的细节，如下文更为详细的描述。此外已显示，根据本专利技术的优选实施方案，含Sc合金是获得高强度和(versus)高切口韧性水平的优异选择。通过向包含本文档来自技高网...
【技术保护点】
生产具有良好耐腐蚀性的高强度、高韧性Ａｌ－Ｚｎ合金产品的方法，该方法包括以下步骤： ａ．）铸造具有下面组成的铸锭，以重量百分比计： Ｚｎ ６．０－１１．０％ Ｃｕ １．４－２．２％ Ｍｇ １．４－２．４％ Ｚｒ ０．０５－０．１５％ Ｔｉ ＜０．０５％ Ｈｆ和／或Ｖ ＜０．２５％ 可选的Ｓｃ和／或Ｃｅ ０．０５－０．２５％， 可选的Ｍｎ ０．０５－０．１２％，和 不可避免的杂质和余量铝， ｂ．）在铸造后对铸锭进行均匀化和／或预热， ｃ．）将铸锭热加工成预加工产品， ｄ．）再次加热预加工的产品，和要么 ｄ１．）将再次加热的产品热轧到最终尺寸，要么 ｄ２．）将再次加热的产品热轧和冷轧到最终尺寸， ｅ．）固溶热处理并对固溶热处理的产品进行淬火， ｆ．）可选对淬火的合金产品进行伸展或压制，和 ｇ．）可选对淬火且可选伸展或压制的产品进行时效以获得所需的状态， 并且其中处于其最终状态的产品至少在最终产品的Ｔ／１０位置处具有基本完全非再结晶的显微组织。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R贝奈狄克图斯，CJ凯德尔，AL海茵茨，
申请(专利权)人：阿勒里斯铝业科布伦茨有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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